누리호 3차 발사 과정 요약. 시계열 데이터
누리호가 2023년 5월 25일 오후 6시 24분에 정상적으로 발사되었습니다. 이후 위성까지 지구궤도에 정상적으로 올려놓았고, 이 과정을 영상을 통해 실시간 확인하였습니다. 이번 포스팅에서는 우리 땅에서, 우리 위성을, 우리 발사체로, 원하는 시간에 발사하여, 원하는 궤도로 올려놓는 누리호 3차 발사 과정을 정리해보았습니다.
글의 순서
누리호 발사까지의 준비절차
발사 전 기상조건 점검 : 누리호 발사를 위한 기상조건
발사 전 연료 투입
발사 전 1, 2, 3단 로켓에서 나오는 하얀 연기
발사 전 통신 점검
누리호 3차 발사 과정 예측
누리호 단 분리, 페어링을 벗기고 비행하는 이유
3단 로켓에서 위성 분리
실제 발사 후 위성을 궤도에 올리는 과정 : 시계열 데이터
누리호 발사까지의 준비절차
~15:40 연료 투입 전 연료공급계 및 연료탱크 냉각 작업
15:40 연료, 산화제 주입 시작
17:40 연료, 산화제 주입 종료
17:54 발사체 기립 장치 철수
18:14 발사 자동운용 돌입
18:24 발사
발사전 기상조건 점검 : 누리호 발사를 위한 기상조건
▶기온 : 섭씨 -10도~35도
▶평균풍속 : 15m/s 이하
▶순간 최대 풍속 : 21m/s 이하
▶번개 방전이 없을 것
여기서, 강풍은 발사대뿐만 아니라 발사초기 발사체의 자세를 제어하는 데도 큰 영향을 미치는 요소입니다. 발사 후 대기의 수분과 번개도 누리호에 큰 영향을 주므로, 이를 피해야 합니다. 또한 우주에서 충돌할 물체가 있는지, 우주 환경이 발사체에 영향을 주는지도 철저히 분석하고 대비합니다.
발사 전 연료 투입
원래 누리호 3차 발사는 5월24일 18:24였는데, 하루 연기되었습니다. 연기된 원인은 누리호에 연료를 투입하기 전 수행해야하는 냉각 작업과 관련된 것이었습니다.
연료 투입 전 냉각 작업 은 액체 산소를 탱크에 넣었을 때, 기화하지 않도록 미리 탱크와 공급계통을 냉각시켜놓는 과정을 의미합니다. 만약 충분히 냉각이 안 되어, 액체 산소가 기체 상태로 바뀌면, 압력이 높아지고, 탱크에 연료가 얼마나 공급되었는지 알 수 없습니다. 발사 약 4시간 전부터 섭씨 영하 183도의 액체산소를 공급하는 라인과 연료 탱크 냉각을 시작합니다. 이때, 1, 2, 3단 로켓의 각 탱크를 모두 냉각시켜주는데, 이 과정은 대략 1시간 정도 걸립니다.
발사 전 1, 2, 3단 로켓에서 나오는 하얀 연기
섭씨 ?183도의 극 저온 상태에서 주입하는데도 산화제는 탱크로 들어가면서 계속 증발됩니다. 발사체 점화전 까지는 계속 하얀 연기가 나는데, 이 하얀 연기는 산화제인 액체 산소가 증발하면서 생기는 것입니다. 이때 산화제가 증발하면서 밖으로 빠져 나오기 때문에 계속 보충해 주고 있습니다. 점화 전까지는 계속 보충합니다.
발사 전 통신 점검
우주센터와 누리호와의 통신 상태를 점검해서, 누리호에서 보내주는 누리호의 상태를 확인 할 수 있을지를 점검합니다. 멀리서 측정한 데이터를 보내준다는 의미로 텔레메트리(telemetry)라는 용어를 사용합니다. 그래서 통신 점검을 다른 말로는 텔레메트리 점검이라고도 합니다.
2600개가량의 센서로부터 측정되는 데이터를 지상 관제센터에서 모두 모니터링 할 수 있어야 합니다. 또한 비행 중간에 발사체와 위성을 잃어버리지 않으려면, 통신상태를 임무가 끝날 때까지 유지해야 합니다.
누리호에는 1단, 2단, 3단로켓, 그리고 페어링 내부에 카메라가 장착되어 있습니다. 일명 누리호 셀카라고도 하는데, 이 셀카 영상을 실시간으로 확인하기 위해서라도 텔레메트리는 정상이어야 합니다.
누리호 3차 발사 과정 예측
▶발사 후 125초 : 1단 분리
▶발사 후 272초 : 2단 분리
▶발사 후 783초 : 차세대 소형 위성 분리
▶발사 후 803초~923초 : 큐브위성 7기 분리
누리호는 총 18분 58초 정도를 비행합니다. 목표지점인 고도 550km에 도달할 때까지 걸리는 시간은 13분 3초 정도이며, 이후 8개의 위성을 서로 부딪치지 않게 하나씩 분리합니다.
누리호 단 분리, 페어링을 벗기고 비행하는 이유
누리호는 3단형 발사체입니다. 발사 이후 2분 5초가 되면 1단 로겟이 분리됩니다. 1단 로켓이 분리될 때 화약을 터트리므로, 하얀 연기가 나오게 되는데, 이 연기를 땅에서도 육안으로 관찰할 수 있습니다.
발사체 선두부 페어링 속에 위성이 들어있습니다. 공기가 없는 고도에 도달하면 무게를 줄이기 위해 페어링을 분리한 후 비행합니다. 공기가 없기 때문에 페어링이 없더라도, 위성에 영향이 없습니다. 페어링 분리 후 2단 로켓 분리됩니다.
1단로켓, 2단로켓 그리고 분리된 페어링은 바다로 떨어집니다. 2단 로켓은 필리핀 근처의 공해상에 떨어는데, 이때 로켓이 떨어지는 지점에 배가 없도록 미리 협조하고 조치합니다. 피해가 발생하지 않도록 로켓이 떨어지는 위치에 배가 못 들어오도록 하는 작업을 해상소개라고 합니다.
3단 로켓에서 위성 분리
2단 로켓이 분리된 후 3단 로켓은 목표지점으로 계속 날아갑니다. 페어링도 없는 3단 로켓이 목표지점인 고도 550km 지점에 도달하면 차세대 소형위성 2호를 분리합니다. 나머지 7기의 큐브 위성은 서로 부딪치지 않도록 20초 간격을 두고 하나씩 사출합니다. 위성이 서로 부딪치지 않게 분리해내는 기술을 검증하는 것은 이번 누리호 3차 발사에서 아주 중요한 부분입니다. 이렇게 위성을 모두 분리하고 나면 누리호의 임무는 끝난 것입니다.
실제 발사 후 위성을 궤도에 올리는 과정 : 시계열 데이터
누리호 3차 발사에서도 고흥 우주센터에서 각 단계별로 실시간 안내를 해주었습니다. 실제 비행 과정을 지켜보며 받아 적은 내용을 정리하였습니다. 받아쓰기 한 것이라 몇 초 정도의 차이는 있을 수 있습니다.
이후 7, 8호 위성 분리라고 나왔으나 시간까지 확인하기 힘든 상태
마치며 …
이번 포스팅에서는 우리 땅에서, 우리 위성을, 우리 발사체로, 원하는 시간에 발사하여, 원하는 궤도로 올려놓는 과정을 정리해보았습니다.
발사 전 발사를 위한 기상조건을 모두 만족했습니다. 누리호에 연료를 정상적으로 공급하였으며, 이 과정에서 1단, 2단, 3단 로켓에서 나오는 하얀 연기를 확인하였습니다. 발사 전 통신점검까지 정상적으로 완료해서 정상적으로 발사할 수 있었습니다. 발사 전에 예측했던 발사 과정과 큰 차이없이 정상적으로 발사되었으며, 원하는 궤도에서 위성을 분리하였습니다. 중요한 과정을 누리호 셀카 영상으로 확인할 수 있었고, 고도 550km에서 지구까지 볼 수 있었습니다.
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참고자료
[1] 한국항공우주연구원 KARI TV, [공식] 누리호 3차 발사, 누리호가 촬영한 지구
[2] YTN, [현장영상] 누리호, 3차 발사, 생중계 다시보기 / YTN